6.2.5 Оцінка динамічних якостей проектованого тепловоза

За результатами розрахунків, які наведені вище, необхідно побудувати залежності , за якими для допустимої швидкості визначити величину напрямного зусилля .

Найбільша (допустима) швидкість руху локомотива у кривій визначається із умови комфортабельності за найбільшою величиною непогашеного прискорення ,

, (6.18)

де підвищення зовнішньої рейки, ;

непогашене прискорення, .

Якщо ця швидкість вище конструкційної, то за допустиму швидкість слід прийняти конструкційну.

Боковий тиск колеса на рейку менше напрямного зусилля на величину сили тертя у контакті колеса з внутрішньою рейкою, тобто

. (6.19)

Рамний тиск, тобто зусилля, яке передається колісною парою на величину сил тертя обох коліс

. (6.20)

Рейкова крива має різні нерівності у плані, тому рух локомотива у кривий має динамічний характер, який врахований коефіцієнтом горизонтальної динамічності.

Для букс без пружних упорів коефіцієнт можна визначити за формулою:

. (6.21)

а при пружному зв’язку букс з рамою візка або пружних опорах – за формулою

. (6.22)

Боковий тиск колеса на рейку з врахуванням

. (6.23)

Далі на планшеті з графіками напрямних зусиль слід побудувати графік залежності бокового тиску колеса на рейку від швидкості.

.

Згідно з технічними вимогами на проектовані локомотиви розрахункове значення бокового тиску не повинно перевищувати (для високошвидкісних локомотивів при конструкційній швидкості і більше - , а величина рамного тиску - ).

6.2.6 Приклади динамічного вписування.

Приклад. Візки з центральним жорстким шворнем

Дано: рейки , база візка , база тепловоза , , статичний тиск від колісної пари на рейки , вага тепловоза , конструкційна швидкість .

Розв’язання. За формулою (6.18) визначимо допустиму швидкість у кривій:

.

Для візка у положенні найбільшого перекосу за формулою (6.4) полюсна відстань

.

Використавши спрощену схему візка (рисунок 6.3), знайдемо відстань від другої і третьої осей до центра повороту візка : .

Величини за графіками (рисунок 6.7):

, , .

Припустивши, що , рівняння (6.5) запишемо так:

Величини, які входять до рівняння: за формулою (6.10)

за формулою (6.8) .

Розв’язання рівнянь відносно і дає

, .

Швидкість, яка відповідає відцентровій силі , із формули (6.9)

.

Отримана швидкість вище конструкційної. Дослідження положень візків у вільному розташуванні по хорді дасть ще більше значень швидкостей, тому дослідження цих положень не ведемо.

Для положення найбільшого перекосу у випадку, коли задня колісна пара візка притиснута до внутрішньої рейки , задамося трьома значеннями швидкостей - . За формулою (6.9) відцентрові сили, відповідні цим швидкостям: .

Розв’язання рівнянь (6.5) відносно і дає:

при ;

при ;

при .

За отриманими даними будується залежності і знаходимо за ними величини напрямних зусиль для : .

Розрахункові значення бокового і рамного тиску і коефіцієнта за формулами (6.19), (6.20), (6.21), (6.23):

.

Приклад. Візки з пружним шворневим пристроєм.

Дано: рейки , , база тепловоза , , відстань від центра повороту візка до опор візка .

Розв’язання: Полюсна відстань у положенні найбільшого перекосу візка

.

Використовуючи розрахункову схему (рисунок 6.4) і допоміжний графік (рисунок 6.7), визначимо:

Для рівняння рівноваги

Визначимо сили, які входять до рівняння рівноваги:

.

.

За графіком (рисунок 6.8) для або . Визначимо сумарний момент: . Приймаємо величину відхилення кузова , визначаємо відхилення передніх і задніх опор:

За графіком (рисунок 6.9) визначаємо повертальні сили:

.

Повертальний момент

.

Значення , отримане із першого рівняння рівноваги, підставляємо у друге рівняння, після перетворення з урахуванням раніше знайдених сил і моментів маємо систему рівнянь:

Відцентрова сила

. (6.24)

Для прикладу визначимо значення для швидкості руху :

,

;

;

;

.

Результати розрахунку динамічного паспорта наведені у таблиці 6.2. Приклад динамічного паспорта тепловоза за результатами розрахунку наведено на рисунку 6.10.

Таблиця 6.2 – Розрахунок динамічного паспорту тепловоза

V, км/год	C, кН	Y3, кН	Y1, кН	Y11, кН	Yр, кН
1	2	3	4	5	6
100	66,0	-31,0	82,0	55,9	29,5
80	42,3	-17,9	71,5	45,3	19,5
60	24,0	-7,8	63,3	37,0	10,8
40	11,0	-0,67	57,4	31,2	4,9
39	10,05	-0,148	57,0	30,8	4,5
38	9,54	0,131	56,8	30,5	4,3
30	5,94	2,11	55,0	28,9	2,5
20	2,64	3,93	53,7	27,4	1,2
10	0,66	5,0	52,8	26,5	0,3
5	0,165	5,28	52,6	26,3	0,1

Від’ємні значення свідчать про те, що візок розташовується у положенні високих швидкостей.

Отримані дані слід порівняти з допустимими нормами і зробити відповідний висновок.

При виконанні курсового проекту розділ динамічного вписування тепловоза може бути виконано на ЕОМ за допомогою розроблених на кафедрі програм.

Рисунок 6.10 - Динамічний паспорт тепловоза (приклад)